Vật lý - Cường độ quang phát quang

3. Cường độ quang phát quang Từ tín hiệu PL có thể phân tích được tính chất mặt phân cách trong các chất bán dẫn. 3.1 Sự phụ thuộc của thế áp vào – điện thế bề mặt 3.2 Sự phụ thuộc không gian – sự đồng nhất mặt phân cách 3.3 Sự phụ thuộc thời gian – tốc độ tái hợp 3.1 Sự phụ thuộc của thế áp vào – điện thế bề mặt Mặt ngoài của bất kỳ loại bán dẫn nào cũng đều tồn tại các khuyết tật  tạo ra các mức năng lượng mặt ngoài ( các trạng thái bề mặt ) Các trạng thái mặt ngoài này sẽ làm cho trường thế năng tuần hoàn của mạng tinh thể bị vi phạm Các trạng thái bề mặt sẽ có thể bắt thêm điện tử hay bị mất bớt điện tử làm uốn cong vùng dẫn và vùng hóa trị ở khu vực gần bề mặt vật liệu  xuất hiện vùng điện tích không gian gần bề mặt vật liệu. Vùng năng lượng bị uốn cong ứng với điện thế bề mặt Vs Bề mặt sạch mật độ trạng thái bề mặt thấp : cường độ PL cao Mật độ trạng thái bề mặt lớn : cường độ PL giảm do có vùng điện tích không gian lớn kết hợp với sự tái hợp bề mặt .  Đo cường độ PL có thể xác định được sự thay đổi trạng thái bề mặt của vật liệu p- GaAs trong dd NaOH 1M Thế bề mặt ( liên quan đến độ rộng vùng điện tích không gian ) thay đổi khi có sự kích thích ( chiếu sáng ) làm thay đổi cường độ PL  Sự giảm cường độ PL chứng tỏ có sự tăng mật độ trạng thái bề mặt 3.2 Sự phụ thuộc không gian – sự đồng nhất mặt phân cách Đo PL bằng cách quét kích thích quang lên bề mặt mẫu, sau đó thu tín hiệu quang ở thang µm. Figure 15: PL images of InP treated with NH4OH : (a) as treated; (b) annealed at 350oC ; (c) annealed at 450oC . PL intensity scale in (b) and (c) is 10 times smaller than in (a) Sự phụ thuộc không gian của phổ PL cho ta đánh giá được sự đồng nhất về thành phần của hợp kim So sánh sự phát triển của InP/Si với InP/InP - Sự lệch mạng của InP/Si làm giảm tín hiệu PL - Ứng suất làm mở rộng peak PL của InP/Si • Khi mÉu ®­îc kÝch thÝch b»ng mét xung laser ng¾n, nång ®é h¹t t¶i phô thuéc m¹nh vµo thêi gian . V× xung laser cã thÓ nhá h¬n thêi gian t¸i hîp trung b×nh h¹t t¶i ®­îc sinh ra hÇu nh­ lµ tøc thêi • PhÐp ®o ®é ph©n gi¶i PL ®­îc sö dông ®Ó x¸c ®Þnh thêi gian sèng cña h¹t t¶i vµ ®Ó nhËn biÕt c¸c c¬ chÕ t¸i hîp kh¸c nhau cña vËt liÖu. • Thêi gian sèng cña h¹t t¶i thu ®­îc b»ng c¸ch theo dâi nh÷ng tÝn hiÖu PL sau khi kÝch thÝch xung. 3.3 Sự phụ thuộc thời gian – tốc độ tái hợp • Cã ba c¬ chÕ chung cho sù t¸i hîp trong chÊt b¸n dÉn : Sù chuyÓn SHR qua tr¹ng th¸i trung gian, sự bøc x¹ vµ t¸n x¹ Auger. Thêi gian sèng cña h¹t t¶i kh«ng c©n b»ng: • Khi møc kÝch thÝch ®­îc t¨ng lªn, bá qua tán xạ Auger • Gi¶ sö nång ®é h¹t t¶i riªng nhá ë møc kÝch thÝch thÊp, bøc x¹ tû lÖ víi n lµ yÕu kh«ng phô thuéc c­êng ®é kÝch thÝch, chỉ phụ thuộc vào bề dày lớp phân cách 21 2S B n Cn d N     S d 2  3.4 Sự phụ thuộc nhiệt độ